标签: 电磁感应

电磁铁是一种利用电流产生磁性的装置，其核心原理在于电磁感应。那么，什么是电磁铁，电磁感应又是如何作用的呢？ 一、电磁铁的基本原理 电磁铁主要由线圈和铁芯组成。当线圈中通入电流时，会产生磁场，使铁芯磁化，从而形成一个强力的电磁铁。电流的大小和方向可以影响电磁铁的磁性强弱和极性。因此，通过控制电流，我们可以灵活地调节电磁铁的性能。 二、电磁感应的现象 电磁感应是指当导体在磁场中运动或磁场发生变化时，导体中会产生感应电流的现象。这是由英国物理学家迈克尔·法拉第首先发现的。电磁感应是电磁学中的重要原理，它揭示了电与磁之间的相互联系和转化。 三、电磁感应的应用 电磁感应在现代科技中有着广泛的应用。例如，发电机就是利用电磁感应原理将机械能转化为电能的装置。当发电机的转子在磁场中旋转时，定子中的线圈会切割磁感线，从而产生感应电流。此外，电磁感应还应用于变压器、电感器、电磁炉等众多电气设备中。 四、电磁铁与电磁感应的关联 电磁铁和电磁感应是密不可分的。电磁铁利用电流产生磁场，而电磁感应则是磁场变化产生电流的过程。二者相互依存，共同构成了电磁技术的基石。通过深入研究这些原理，我们可以不断开发出更多具有创新性的电磁应用产品。 总结来说，电磁铁和电磁感应是电磁学中的核心概念，它们在现代科技中发挥着举足轻重的作用。通过理解和掌握这些原理，我们可以更好地应用电磁技术，推动科技的进步和发展。 ​

振动样品磁强计是基于电磁感应原理的高灵敏度磁矩测量仪。检测线圈中的振动产生的感应电压与样品的磁矩，振幅和振动频率成正比。在确保振幅和振动频率的不便的基础上，使用锁相放大器测量该电压，然后可以计算出待测样品的磁矩。 　　振动样品磁强计适用于测试以下材料：亚铁磁性，抗磁性材料，顺磁性磁性材料和反铁磁材料，各向异性材料，磁记录材料，磁光材料，稀土元素和过渡元素形式的铁磁材料，非晶态金属，高磁导率材料，金属蛋白等。 其他样品可以用振动样品磁强计测量，灵敏度有所降低。另外，振动样品磁强计还适用于各种形状和形式的材料，例如块，粉末，薄片，单晶和液体。 　　振动样品磁强计由磁体和电源，振动头和驱动电源，检测线圈，锁相放大器和用于测量磁场的霍尔磁力仪组成。 振动头用于使样品产生较小的振动。 本乐器采用电磁驱动方法（扬声器结构）。这种振动方法结构轻巧，易于改变频率和幅度，便于外部控制。为了避免振动通过电磁铁传递到检测线圈，为了避免干扰，振动头采用双重振动器结构，一个线圈连接到采样杆，另一个线圈连接到质量相同的铜块。作为振动棒。两个线圈在磁场中以180°的相位差振动。为了使振动稳定，还采取了使振幅稳定的措施。永久磁铁固定在振动杆上，并且永久磁铁与样品一起振动。 当振动幅度发生变化时，位于永久磁铁附近的一对检测线圈将检测到该变化并将其反馈给驱动电源，驱动电源会根据反馈信号调整振动幅度以稳定该幅度。 　　磁铁是电磁铁，其磁极面直径为5cm，磁极间距为3cm，并且磁场强度最大为1.5T。电磁电源是具有10A大输出电流的DC稳定电流电源。磁场由霍尔磁力计测量，该磁力计分为两部分。4档，大档为20T，小档为10-4T，采用核磁共振法进行标定。 　　磁矩的测量包括一个检测线圈和一个锁相放大器。一对检测线圈对称地放置在电磁体的磁极表面上，串联并反向连接，从而可以增强由样品振动产生的信号，这是由磁场波动引起的。 由其他非样本和其他非样本生成的信号被抵消。 使用这种检测线圈可以在中心位置产生鞍形区域，这便于测量。锁相放大器具有高放大倍数，从而确保了VSM的高灵敏度。

电磁感应是指因为磁通量变化产生感应电动势的现象。电磁感应现象的发现，是电磁学领域中最伟大的成就之一。它不仅揭示了电与磁之间的内在联系，而且为电与磁之间的相互转化奠定了实验基础，为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路，在实用上有重大意义。 电磁感应现象是指放在变化磁通量中的导体，会产生电动势。此电动势称为感应电动势或感生电动势，若将此导体闭合成一回路，则该电动势会驱使电子流动，形成感应电流（感生电流）迈克尔·法拉第是一般被认定为于1831年发现了电磁感应的人。 扩展资料： 电磁感应部分涉及三个方面的知识： 一是电磁感应现象的规律。电磁感应研究的是其他形式能转化为电能的特点和规律，其核心是法拉第电磁感应定律和楞次定律。 楞次定律表述为：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。即要想获得感应电流(电能)必须克服感应电流产生的安培力做功，需外界做功，将其他形式的能转化为电能。法拉第电磁感应定律是反映外界做功能力的，磁通量的变化率越大，感应电动势越大，外界做功的能力也越大。 二是电路及力学知识。主要讨论电能在电路中传输、分配，并通过用电器转化成其他形式能的特点规律。在实际应用中常常用到电路的三个规律(欧姆定律、电阻定律和焦耳定律)和力学中的牛顿定律、动量定理、动量守恒定律、动能定理和能量守恒定律等概念。 三是右手定则。右手平展，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内。把右手放入磁场中，若磁力线垂直进入手心（当磁感线为直线时，相当于手心面向N极），大拇指指向导线运动方向，则四指所指方向为导线中感应电流的方向。 电磁学中，右手定则判断的主要是与力无关的方向。为了方便记忆，并与左手定则区分，可以记忆成：左力右电（即左手定则判断力的方向，右手定则判断电流的方向）。或者左力右感、左生力右通电。

交变电流通过导线时，电流在导线横截面上的分布是不均匀的，导体表面的电流密度大于中心的密度，且交变电流的频率越高，这种趋势越明显，该现象称为趋肤效应 (skin effiect) ，趋肤效应也称集肤效应。 趋肤效应（ skin effect ），在“ GB/T 2900.1-2008 　电工术语　基本术语”中定义如下： 由于导体中交流电流的作用，靠近导体表面处的电流密度大于导体内部电流密度的现象。 注 1 ：随着电流频率的提高，趋肤效应使导体的电阻增大，电感减小； 注 2 ：在更一般的情况下，任何随时间变化的电流都产生趋肤效应。 No.1 趋肤效应原理 趋肤效应实际上是涡流的体现，涡流是电磁感应的一种体现方式，但是，某些文献简单的认为，由于电流流过导体时，导体中心处的磁感应强度大，因电磁感应产生的感应电动势大，根据楞次定理，感应电动势将阻碍电流的变化，这种说法是错误的。 以截面为圆形的长直导线为例，其磁场分布如下图 1 所示。 图 1 、截面积为圆形的长直导线内部磁场分布图 根据安培环路定理，磁场强度 H 沿闭合回路的线积分等于闭合回路包含的电流的代数和，与闭合回路之外的电流无关。均匀材质的导体中，磁感应强度 B 与磁场强度成正比，选闭合回路为图中所述的各条磁力线，可知，越靠近导体中心，磁力线包围的电流越小，在导体轴线上，磁感应强度为零。 实际上，趋肤效应是涡流效应的结果，如图 2 所示： 图 2 、涡流与趋肤效应 如图，电流 I 流过导体，在 I 的垂直平面形成交变磁场，交变磁场在导体内部产生感应电动势，感应电动势在导体内部形成涡流电流 i ，涡流 i 的方向在导体内部总与电流 I 的变化趋势相反，阻碍 I 变化，涡流 i 的方向在导体表面总与 I 的变化趋势相同，加强 I 变化。在导体内部，等效电阻变大，而导体表面的等效电阻变小，交变电流趋于在导体表面流动，形成趋肤效应。 趋肤效应使导线通过交变电流的有效截面积减小了，导线的电阻增大了。 趋肤效应下导体的等效电阻变化了，这个等效电阻，称为交流电阻，交流电阻与电流的频率有关，频率越高，交流电阻越大。 No.2 趋肤深度 定义从表面到电流密度下降到表面电流密度的 0.368 （即 1/e ）的厚度为趋肤深度或穿透深度 可见趋肤深度与频率的开方成反比，与电阻率的开方成正比。下表是 20 ℃时铜的的趋肤深度表。 通过程序计算，我们可得铜的趋肤深度与频率的关系曲线。当频率 F=2600MHz 时，对应的趋肤深度为 1.287um No.3 趋肤效应的不利影响 传输交流电流时，由于趋肤效应的影响，导致导线的等效电阻增加，损耗增大。 1 、趋肤效应对于高频电流的传输影响甚大。对于传输高频电流的导线，通常采用下述方法改善其传输性能： 　　 a 、既然趋肤效应使电流趋于表面流动，那么，相同截面积的导线，表面积越大，等效电阻越小，因此，利用互相绝缘的多根细导线代替单根实心导线，可以改善降低导线的交流电阻。 　　 b 、既然趋肤效应使电流趋于表面流动，那么，将其表面镀银或镀金，降低表面电阻，可以改善导线的交流电阻。 　　 c 、既然趋肤效应使电流趋于表面流动，那么，将其制作成空心导线，其导电效果与实心导线基本相当，但是，可以节省材料。 2 、对传输工频大电流不利 　　为了传输更大的电流，对于大电流传输，通常导体截面积较大，远离表面的中心处，电流密度还是会明显减小，因此，传输交流大电流的导体，通常制作成截面积为长方形，而不是圆形或正方形，并且，一般不能太厚，对于 50Hz 的工频交流电，导体为铜，其趋肤深度约 8mm ，这样，对于厚度大于 16mm 的铜排，其中心层电流密度已经非常小了，因此，用于传输工频电流的铜排的厚度一般小于 12mm 。 No.4 趋肤效应的应用 电流流过导体，产生热量，趋肤效应使电流趋于表面流动的特性，可应用于金属表面热处理，通常称表面淬火。表面淬火的过程如下： 在一个感应线圈中通以高频交流电，线圈内部会产生频率相同的高频交变磁场，或将金属导体置于交变磁场中，只要交变磁场足够大，频率足够高，趋肤效应将导致导体表面温度迅速上升至淬火温度，之后迅速冷却金属导体，可使表面硬度增大。而导体内部的温度还远低于淬火温度，在迅速冷却后仍保持韧性。 关注公众号“优特美尔商城”，获取更多电子元器件知识、电路讲解、型号资料、电子资讯，欢迎留言讨论。

上接： 漫谈电动汽车的无线充电技术(一) 写过几篇文章 电动汽车的非接触充电 、 汽车无线充电 和 聊聊电动汽车无线充电 ，其实都不太满意，最近对工作也不太满意，好吧，先把这件事情做些整理工作。   Electromagnetic Induction（电磁感应） usually provides high power levels which can provide output of several watts (W) to several hundred KW. Large amounts of power can be transmitted by electromagnetic induction, but receiver must be located adjacent to the transmitter which means the terminal must have a battery. The effective range is probably 1cm or less.     SAE1773提供了一种参考的方式，此图出自其2009年的修订版本。 Resonance technology（磁共振） shares parts of both electromagnetic induction and radio reception, and would be appropriate in direct power supply to devices without batteries. It can directly supplies devices moving within a fixed area and provide max power of several KW also range of several meters.     此种方式相对较新，技术上有了很大的突破，各个地方都在做实验和产品。此图出自Aristeidis Karalis, J.D. Joannopoulos, Marin Soljac，被广泛引用。     关于以上两种的方式，目前SAE的“J2954”工作组正在对这两种方式，就安全性、低价格化和对环境的影响等方面进行审议。   Radio reception can only transmit about several dozen mW, making it impossible to recharge a handset in an hour or two, but sufficient to handle mobile phone stand-by power requirement. It is good for terminals for long stand-by times, with continuous charging in rooms.  以下的表格和图像出自：《Wireless Power Transmission and Charging Pad》，C.C. LEUNG,T.P. CHAN.....     上图表明了集中方法的效率及距离量级。     这几种方法的频率和功率密度。